氯化法钛白粉生产中沸腾氯化渣的研究

论文摘要

氯化法钛白粉生产过程中,产生的沸腾氯化渣,直接堆放会造成严重的环境污染。美国杜邦公司采用水溶过滤,滤液直接注入1600m地下的方法处理该氯化渣,此法存在着环境污染隐患；德国钛康公司采用石灰中和水溶滤液的方法处理氯化渣并回收固体氯化钙,但云南省由于氯化钙销售市场已达饱和,此法并不适用,上述方法均不能从根本上解决问题。基于该氯化渣的处理现状,本文采用NaOH中和处理沸腾氯化渣的水溶滤液,使滤液中的杂质以氢氧化物沉淀的形式除去,再将滤液经进一步精细除杂后作为氯碱工艺的原盐水回用于氯碱工艺,从而实现回收利用。本文的主要试验内容包括三个方面：一是沸腾氯化渣的溶解反应条件的确定,二是沸腾氯化渣滤液除杂工艺流程的研究,三是对在除杂过程中产生的不溶物和氢氧化物滤渣进行无害化处理及回收利用研究。溶解沸腾氯化渣最适宜的工艺条件为：原渣粒度（-0.074mm占91.6%）；pH=1.0；液固比4：1；反应时间30min；反应温度为室温（25℃）。在此条件下,主要金属氯化物溶解率可达90%以上。沸腾氯化渣溶解滤液除杂工艺流程为：在水溶滤液中加入NaOH,调节溶液pH为5.2时过滤。所得滤液中加入铁粉搅拌一段时间后加入NaOH,调节pH为7.0-8.0时加入定量Na2CO3·10H2O,待反应完全后,继续加入NaOH,调节pH为12时过滤。在所得滤液中加入HCl中和,最终得到pH=7.0的盐液。在除杂过程中加入Na2CO3·10H2O和还原铁粉的主要目的是改善除杂效果。Na2CO3·10H2O的适宜加入量为每500mL水溶滤液中加入20g,铁粉的最适合加入量为1.5g。在除杂过程中分别在pH5.2、pH12处产生氢氧化物滤渣,pH5.2的氢氧化物滤渣经焙烧、水洗,可得含铁55%的Fe2O3, P、S、As等杂质含量均不超标,可做品级为四级的铁矿用。pH12的氢氧化物滤渣挟裹有大量的水溶物,通过再次水洗回收这部分水溶物,再洗滤液回用于溶解沸腾氯化渣,再洗的滤渣已无害,可堆放。本文从环保角度出发,对污染环境的沸腾氯化渣进行综合处理,既完成了与氯碱工艺的对接,回收其中的氯化物,消除了渣中氯化物对环境的污染,又实现了滤渣中有用物质的回收与利用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 钛的性质及应用
• 1.2 钛资源概况
• 1.2.1 国内外钛资源现状分析
• 1.2.2 国内外钛白粉发展概况
• 1.2.3 钛白粉的性质及其生产方法
• 1.2.4 钛白粉的应用
• 1.3 沸腾氯化渣的来源与处理方法
• 1.3.1 氯化法钛白粉生产的主要工艺流程及沸腾氯化渣的来源
• 1.3.2 国内外处理现状
• 1.4 氯碱工业的概况及对原盐水要求
• 1.4.1 各种离子对离子膜电解的影响
• 1.5 课题提出及主要研究内容
• 第二章 处理沸腾氯化渣的理论基础
• 2.1 氢氧化物沉淀原理
• 3的等电点'>2.2 Fe（OH）₃的等电点
• 2.3 碳酸盐沉淀法原理
• 2.4 置换还原反应原理
• 2.4.1 置换沉淀过程的热力学
• 2.4.2 置换过程的动力学
• 2.5 水溶试验原理
• 第三章 试验材料与方法
• 3.1 试验渣样
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 沸腾氯化渣溶解试验
• 3.2.2 沸腾氯化渣滤液的初步除杂试验
• 3.2.3 加入碳酸钠改善除杂效果试验
• 3.2.4 加铁粉置换法除杂试验
• 3.2.5 水不溶物滤渣再溶试验
• 3.2.6 pH 5.2滤渣处理试验
• 3.2.7 pH 12滤渣再溶试验
• 3.3 工艺流程
• 3.4 试验试剂及仪器
• 3.4.1 试验试剂
• 3.4.2 试验主要仪器
• 3.5 检测方法及设备
• 第四章 沸腾氯化渣溶解性能研究
• 4.1 结果与讨论
• 4.1.1 不同pH值时的水溶反应
• 4.1.2 不同粒度下的水溶反应
• 4.1.3 不同液固比时的水溶反应
• 4.1.4 不同溶解反应时间试验
• 4.1.5 不同温度下的溶解试验
• 4.1.6 综合试验
• 4.2 本章小结
• 第五章 沸腾氯化渣滤液除杂的研究
• 5.1 沸腾氯化渣滤液初步除杂方案的确定
• 5.2 除杂过程,pH 12时过滤性能的改善研究
• 5.2.1 采用升温法改善过滤性能的研究
• 2CO₃法改善过滤性能的研究'>5.2.2 采用加入Na₂CO₃法改善过滤性能的研究
• 2CO₃用量对除杂过滤性能的影响'>5.2.3 Na₂CO₃用量对除杂过滤性能的影响
• 5.3 沸腾氯化渣滤液除杂定量试验
• 5.4 沸腾氯化渣置换法除杂的探索与研究
• 5.4.1 试验方案的确定
• 5.4.2 不同铁粉量的加入对除杂效果的影响
• 5.4.3 置换温度对除杂效果的影响
• 5.5 试验产品作为氯碱工艺原盐水的要求
• 5.6 综合试验
• 5.7 本章小结
• 第六章 沸腾氯化渣滤渣的回收与利用
• 6.1 水不溶物滤渣的处理
• 6.1.1 水不溶物滤渣的成分分析
• 6.1.2 水不溶物滤渣再溶试验
• 6.2 pH 5.2滤渣的处理
• 6.2.1 pH 5.2滤渣的来源
• 6.2.2 试验探究
• 6.2.3 不同粒度水洗烧后pH 5.2滤渣中铁含量的比较
• 6.2.4 铁的回收与利用
• 6.3 pH 12滤渣的处理
• 6.3.1 pH 12滤渣的来源
• 6.3.2 除杂过程中的pH 12滤渣的再溶试验研究
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录